液晶物性
【摘要】
本实验主要是对液晶的各向异性、旋光性、电光效应等物理性质进行研究。实验中，我们测量了液晶盒的扭曲角、电光响应曲线和响应时间，观察和分析了液晶光栅。通过实验，我们了解了液晶在有无外加电场情况下光学性质的变化，并掌握对液晶电光效应测量的方法，最后还用白光光源观察了衍射特性。【关键字】
液晶光学特性旋光度各向异性光电效应衍射
一引言
19世纪末奥地利植物学家莱尼兹尔在测定有机化合物熔点时发现了液晶。液晶（Liquid Crystal简称LC）是一种高分子材料，因为其特殊的物理、化学、光学特性，20世纪中叶开始被广泛应用在轻薄型的显示技术上。近十年来液晶科学获得了许多重要的发展，使得液晶得到极为广泛的应用，为当代新兴的液晶工业体系奠定了基础，同时亦促进了液晶的基础理论研究。
二实验原理
一、液晶的基础物理性质
1.液晶的介电各向异性
液晶的各项异性是决定液晶分子在电场中行为的主要参数。当外电场平行于或者垂直于分子长轴时，分子极化率不同。当一个任意取向的分子被外电场极化时，各方向上的极化率不同，造成分子感生电极矩的方向和外电场的方向不同，从而使分子发生转动。旋转将引起类似于弹性恢复力造成的反方向力矩，使得分子在转动一个角度后不再转动。因此产生电场对液晶分子的取向作用。
2.液晶的光学各向异性
光在液晶中传播会产生寻常光（o光）与非寻常光（e光），表现出光学的各项异性。所以液晶的光学性质也要通过两个主折射率n′′、n⊥描述。由于n′′和n⊥不同，o光与e光在液晶中传播时产生相位差，使得出射光的偏振态发生变化。这就是液晶的双折射效应。
二、液晶的光电效应
1.旋光性
由于液晶盒的上下基片的去向成一定的角度，两者间的液晶分子取向将均匀扭曲。通常振动面的旋光角度θ与旋光物质的厚度d成正比，即为旋光率。
2.液晶响应时间
当施加在液晶上的电压改变时，液晶改变原排列方式所需的时间即为响应时间。我们用上升沿时间和下降沿时间来衡量液晶对外界驱动信号的响应速度。
上升沿时间：透过率由最小值升到最大值的90%时所需的时间
下降沿时间：透过率有最大值降到最大值的10%时所需的时间
3.电光响应时间
由于液晶的电光相应，在外电场的作用下，则系统透光强度将发生变化，透过率与外加电压的关系曲线称为电光响应曲线，它决定着液晶显示的特性。在电光响应曲线中有3个重要参量，在“常白模式”下：
1）、阈值电压Vth，即透过率为90%所对应的电压
2）、饱和电压Vs，即透过率为10%所对应的电压
3）、阈值锐度β，即饱和电压与阈值电压之比，β=Vs/Vth
“常黑模式”下则相反。
4.液晶光栅
当外加电压在一定范围时，液晶盒中的液晶取向会产生有规则的形变，使得折射率周期性变化。由于这种周期性变化的尺度与激光的波长相近，因此可以观察到衍射条纹的出现。
液晶盒内形成折射率位相光栅，即液晶光栅。液晶相位光栅满足一般的光栅方程：dsinθ=kλ
其中：d为光栅常数，θ为衍射角，k= 0，±1，±2…为衍射级次。
三实验仪器
半导体激光器，示波器，液晶盒，激光功率计，光电池，光电二极管，偏振片（2个），光学导轨，白屏
四实验内容
实验原理如下图所示
图一
一、观察液晶的旋光现象和双折射现象
1.如上图搭光路，调节起偏器，使入射到液晶表面的光强最大。再调节检偏器，测量无液
晶时光的线偏度。
2.调节检偏器，使入射光强最小，旋转液晶盒，测量有液晶的扭曲角及光的线偏度。
二、测量响应时间
1.将光电池替换为光电二极管，接好12V电源，并将液晶驱动电源调为12V旋
2.转检偏器和液晶盒，找到系统功率最小的位置；
3.将示波器表笔的钩形接头挂在光电二级管探头线路板探头挂环上，另一端与电源接地，
用示波器观察液晶的驱动信号和相应信号；
4.将驱动电源置于“间歇”，改变间歇频率和驱动频率，观察驱动信号的液晶响应信号的
变化。测量上升沿时间T on和下降沿时间T off。
三、光栅特性
1.将光强调至最大，取下光电二级管换上白屏，用白屏观察衍射情况；
2.分别调节检偏器和起偏器，观察衍射斑的变化情况。
3.取下检偏器，记录阈值电压（衍射斑开始出现）和最大电压（衍射斑消失）。
4.测量液晶光栅常数。
四、测量电光响应曲线
选择“常白”模式，调节起偏器，使入射光强最大，调节检偏器，使入射光强最小将电压从驱动电压最低值缓慢往上调，测量此时的电光相应曲线。
五数据处理与实验分析
1 计算线偏度
当在起偏器和检偏器之间不放液晶盒时 L min =0.7μW L max =2.26mW 线偏振度 L=
L max L min
=
22600.7
=3229
比较分析：经起偏器的出射光的是线偏振光，线偏度较高，理论值应为无穷大；放入液晶后线偏度会降低。说明线偏振光经过液晶盒会发生双折射现象，使得偏振态发生变化，通常变为椭圆偏振光，特殊地可能变为圆偏振光（线偏度为1）或仍为线偏振光。
计算扭曲角
记录连续两次光强最小时检偏器对应角度分别是3250和750
扭曲角为 3600-3250+750=1200
2 测量响应时间
图二 示波器观测液晶的驱动信号和响应信号
表格 2 上升沿时间和下降沿时间
3 液晶衍射现象观测 L=11.9cm λ=650nm 根据 sin θ= d sin θ
=k λ
即可求出衍射系数
表格3光栅常数
故光栅常数为
=7.791
d=7.831+7.824+7.732+7.776
4
4 测量电光响应曲线
图 4 截取示波器光电响应曲线Array
图5 excel作图光电响应曲线
由示波器读数阈值电压V th=6.56v，饱和电压V s=8.32v，阈值锐度β=V s/V th=1.27。
六实验结论与建议
通过实验发现液晶本身的各向异性对其双折射性、旋光性、光电效应以及其衍射现象有决定性作用。实验中得到液晶盒扭曲角的大小120°；由于双折射使得最小输出光强收到液晶旋转角度的影响；随间歇频率的减小响应时间增大，因此可通过增大间歇频率的方法来提高液晶的响应速度；观察液晶光栅的衍射现象，发现升压和降压过程形成的衍射现象并不是互逆的，计算得到光栅常数的大小为d=8.5μm；测量了液晶升压过程的电光响应曲线，并且求得阈值电压6.7v，饱和电压9.8v，阈值锐度1.46。
实验数据与图像基本与理论值相近，但存在一定误差。实验基本符合预期，实验过程中增强了对液晶物理性质的理性认识，但是对于液晶更深层次的结构性质还值得我们深入探究。建议观察更具体的液晶样品，增加我们对液晶的直观感受，更进一步了解液晶物性。
【参考文献】
近代物理实验补充讲义北师大物理系实验教学中心
中国石油大学渗流物理实验报告 实验日期: 成绩: 班级: 学号: 姓名: 教师: 同组者: 不可压缩流体平面径向稳定渗流实验 一、实验目的 1、平面径向渗流实验是达西定律在径向渗流方式下的体现，通过本实验加深对达西定律的理解； 2、要求熟悉平面径向渗流方式下的压力降落规律，并深刻理解该渗流规律与单向渗流规律的不同，进而对渗透率突变地层、非均质地层等复杂情况下的渗流问题及其规律深入分析和理解。 二、实验原理 平面径向渗流实验以稳定渗流理论为基础，采用圆形填砂模型，以流体在模型中的流动模拟水平均质地层中不可压缩流体平面径向稳定渗流过程。保持填砂模型内、外边缘压力恒定，改变出口端流量，在稳定条件下测量填砂模型不同位置处的水头高度，可绘制水头高度或压力随位置的变化曲线(压降漏斗曲线)；根据平面径向稳定渗流方程的解计算填砂模型的流动系数及渗透率。 三、实验流程 图2-1 平面径向流实验流程图
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实验三 LCD1602 液晶显示实验 姓名专业学号成绩 一、实验目的 1.掌握 Keil C51 软件与 proteus 软件联合仿真调试的方法； 2.掌握 LCD1602液晶模块显示西文的原理及使用方法； 3.掌握用 8 位数据模式驱动 LCM1602液晶的 C 语言编程方法； 4.掌握用 LCM1602液晶模块显示数字的 C 语言编程方法。 二、实验仪器与设备 1.微机一台 C51 集成开发环境仿真软件三、 实验内容 1.用 Proteus 设计一 LCD1602液晶显示接口电路。要求利用 P0口接 LCD1602 液晶的数据端， ~做 LCD1602液晶的控制信号输入端。 ~口扩展 3 个功能 键 K1~K3。参考电路见后面。 2.编写程序，实现字符的静态和动态显示。显示字符为 第一行：“ 1. 姓名全拼”，第二行：“ 2. 专业全拼 +学号”。 3.编写程序，利用功能键实现字符的垂直滚动和水平滚动等效果显示。显 示字符为： “1. 姓名全拼 2.专业全拼+学号EXP8DISPLAY ” 主程序静态显示“ My information！” 四、实验原理
液晶显示的原理：采用的 LCD显示屏都是由不同部分组成的分层结构，位于最后面的一层是由荧光物质组成的可以发射光线的背光层，背光层发出的光线在穿过第一层偏振过滤层之后进入包含成千上万水晶液滴的液晶层，液晶层中的水晶液滴都被包含在细小的单元格结构中，一个或多个单元格构成屏幕上的一个像素。当 LCD中的电极产生电场时，液晶分子就会产生扭曲，从而将穿越其中的光线进行有规则的折射，然后经过第二层过滤层的过滤在屏幕上显示出来。 1.LCD1602采用标准的 14 引脚（无背光）或 16 引脚（带背光）接口，各 引脚接口说明如表： 编号符号引脚说明编号符号引脚说明 1VSS电源地9D2数据 2VDD电源正极10D3数据 3VL液晶显示偏压11D4数据 4RS数据/命令选择12D5数据 5R/W读/写选择13D6数据 6E使能信号14D7数据 7D0数据15BLA背光源正极 8D1数据16BLK背光源负极2. 1602 液晶模块内部的控制器共有11 条控制指令，如表所示：
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1、课程实验的目的 《地球物理测井》课程安排8个学时的上机实验，使学生了解测井数据基本格式、测井曲线基本类型、学会用有关专业软件绘制测井综合曲线图；就实际资料开展岩性、物性及含油气性定性分析，从而为测井资料定量处理奠定基础。 2、课程实验主要内容 常规测井曲线类型 常规测井曲线类型包括：岩性测井系列（包括自然电位、自然伽马、井径测井），孔隙度测井系列（包括声波时差测井、密度测井、中子测井）和电阻率测井系列（包括深中浅探测的普通视电阻率测井、侧向测井以及感应测井等）。 测井资料定性分析方法 1.对于岩性分析，可以根据“表格1”来进行 表格 1 主要岩石的岩性分析测井特征 2.对于砂岩段的物性分析 ⑴声波时差测井值越大，密度测井值越小，中子测井值越大，则物性越好即砂岩的空隙度越发育；(2)如果AC、CNL、DEN变化幅度比较大，则该砂岩段物性不均匀；(3)如果下层物性比上层物性好，则该砂岩段为正韵律地层；(4)如果GR值与AC值增大，则此处为泥质夹层；如果AC值减小且AT值增大，则此处为物性夹层；如果GR值减小，AC值增大，AT 值增大，则此处含钙质夹层；(5)泥岩的声波时差约为280μs/m，泥质砂岩的声波时差约为177μs/m，渗透砂岩的声波时差为400-220μs/m。 3.含油气性分析 在已找到物性较好的砂岩段进行分析，并结合深中浅感应测井和电阻率测井曲线的变化：一般来说，含油砂岩段的电阻率值会明显增大。 测井综合曲线图模板的生成及测井数据的加载
液晶电光效应实验报告 【实验目的】 1．在掌握液晶光开关的基本工作原理的基础上，测量液晶光开关的电光特性曲线，并由电光特性曲线得到液晶的阈值电压和关断电压。 2．测量驱动电压周期变化时，液晶光开关的时间响应曲线，并由时间响应曲线得到液晶的上升时间和下降时间。 3．测量由液晶光开关矩阵所构成的液晶显示器的视角特性以及在不同视角下的对比度，了解液晶光开关的工作条件。 4．了解液晶光开关构成图像矩阵的方法，学习和掌握这种矩阵所组成的液晶显示器构成文字和图形的显示模式，从而了解一般液晶显示器件的工作原理。 【实验仪器】 液晶电光效应实验仪一台，液晶片一块 【实验原理】 1．液晶光开关的工作原理 液晶的种类很多，仅以常用的TN型液晶为例，说明其工作原理。 TN型光开关的结构：在两块玻璃板之间夹有正性向列相液晶，液晶分子的形状如同火柴一样，为棍状。棍的长度在十几埃，直径为4～6埃，液晶层厚度一般为5-8微米。玻璃板的内表面涂有透明电极，电极的表面预先作了定向处理，这样，液晶分子在透明电极表面就会
躺倒在摩擦所形成的微沟槽里；电极表面的液晶分子按一定方向排列，且上下电极上的定向方向相互垂直。上下电极之间的那些液晶分子因般为1～2伏)，在静电场的作用下，除了基片附近的液晶分子被基片“锚定”以外，其他液晶分子趋于平行于电场方向排列。于是原来的扭曲结构被破坏，成了均匀结构。从P1透射出来的偏振光的偏振方向在液晶中传播时不再旋转，保持原来的偏振方向到达下电极。这时光的偏振方向与P2正交，因而光被关断。 由于上述光开关在没有电场的情况下让光透过，加上电场的时候光被关断，因此叫做常通型光开关，又叫做常白模式。若P1和P2的透光轴相互平行，则构成常黑模式。 液晶可分为热致液晶与溶致液晶。热致液晶在一定的温度定变化。 2．液晶光开关的电光特性 对于常白模式的液晶，其透射率随外加电压的升高而逐渐降低，在一定电压下达到最低点，此后略有变化。可以根据此电光特性曲线图得出液晶的阈值电压和关断电压。 3．液晶光开关的时间响应特性 加上驱动电压能使液晶的开关状态发生改变，是因为液晶的分子排序发生了改变，这种重新排序需要一定时间，反映在时间响应曲线上，用上升时间τr和下降时间τd描述。给液晶开关加上一个周期性变化的电压，就可以得到液晶的时间响应曲线，上升时间和下降时间。上升时间：透过率由10%升到90%所需时间；下降时间：透过率由90%降到10%所需时间。液晶的响应时间越短，显示动态图像的效果
高压开关柜检修及试验项目 一，组成 高压开关柜由：柜体、母线、分支母线、小母线、套管、端子板、综保仪表、静触头、真空断路器、电流互感器、接地刀、过电压保护器、传感器、带电显示器组成。 二、检修项目 1真空断路器 1）测量绝缘电阻 用2500V摇表分别测量A--B、C及地 B--A、C及地 C--A、B及地1分钟时绝缘电阻值并记录。 2）交流耐压试验 手动合上断路器，将交流耐压设备与A相相连，B、C相短封并接地，缓慢升压至试验值，同时注意观察现象，持续1分钟。无击穿闪络现象为耐压合格。B、C相试验与A相相同。分开断路器，将断路器上口A、B、C短接并与交流耐压设备相连，下口A、B、C短接并接地，缓慢升压至试验值，同时注意观察现象，持续1分钟。无击穿闪络现象为断口合格。 3）测量每相导电部分的回路电阻 手动合上断路器，用双臂电桥或回路电阻测试仪分别测量A、B、C三相导电部分的回路电阻三次取平均值并记录。 4）测量主触头分合闸时间、同期性、合闸时触头弹跳时间 在额定电压下用毫秒计分别测量断路器分合闸时间。 5）操纵机构试验（手、自动分别分合断路器三次，观察是否动作可靠，指示正确。） 2综合保护器 1）传动试验 在综合保护器上分合断路器，观察是否动作可靠，指示正确。 2测量及保护试验 根据电流互感器变比，在一次侧分段加入标准电流值，然后分段返回观察综保测量显示是否准确并记录及计算误差。 分别设定保护定值及时间，合上断路器，分相加入整定电流值，观察断路器是否可靠动作，并用毫秒计分别测量断路器分闸时间。 3电流互感器电压互感器、变压器 1）绝缘电阻 用2500V摇表测量变压器一次侧绝缘电阻，将二次侧短接并接地，记录R60/R15值。
mcs－51单片机接口技术实验 适用：电气类专业本科学生 实验报告 实验一熟悉proteus仿真模拟器，led花样表演 一、实验目的 掌握以下方法： 1．在proteus的环境下，设计硬件原理图； 2．在keilc集成环境下设计c51语言程序； 2．在proteus的环境下，将硬件原理图与软件联接仿真运行。 二、实验环境 1．个人微机，windows操作系统 2．proteus仿真模拟器 3．keilc编程 三、实验题目 基本题：使用8051的并口带动8个led发光二极管显示一种花样表演。提高题：使用一个键切换实现3种以上花样表演。 四、实验类型： 学习、模仿与简单设计型。 五、实验步骤： 0、进入isis，先选择需要的元件，然后设计电原理图，保存文件； 1、在keilc软件集成环境下编写源程序，编译工程文件； 2、将所设计的硬件原理图与目标代码程序相联接； 4、按play键，仿真运行程序。 附,可能用到的元件名称： cpu：at89c51或任一种mcs-51家族cpu； 晶振：crystal； 电容器：capacitors，选22pf 电解电容：cap-elec或genelect10u16v 复位电阻：minres10k 限流电阻：minres330r 按键：button led：led-blue/red/yellow或diode-led （一）接线图如下： （二）.基础花样 （四）程序流程图 （五）c程序 #include <> #define uint unsigned int #define uchar unsigned char const tab1[]={0xfe,0xfd,0xfb,0xf7,0xef,0xdf,0xbf,0x7f, /*正向流水灯*/ 0xbf,0xdf,0xef,0xf7,0xfb,0xfd,0xfe,0xff,};/*反向流水灯*/ const tab2[]={0xff,0x00,0xff,0x00,0xff,0x00,}; void delay() { uint i,j; for(i=0;i<256;i++) for(j=0;j<256;j++)
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【数据处理】 表1 水平方向电压-透射率数据表 由上表数据画出液晶开关的电光特征曲线如下图:
由上图截取90％和10％分别得到可知液晶的阈值电压为1.00V，关断电压为1.51V 由上表数据画出液晶开关的电光特征曲线如下图:
由上图可知截取90％和10％分别得到阈值电压为0.94V,关断电压为1.44V。 图像分析： 水平方向和垂直方向图像基本走向是相同的，在0.00v~0.90v之间基本保持不变，在0.90v~1.8v之间变化很快，最后达到2.0v后基本不变达到饱和状态，透射率变为0。 但是我们可以从图像中看出，两种方法放置时他们的阀值电压和关断电压都略有区别，我们可以看出水平放置时阀值电压和关断电压都大于垂直放置的，饱和电压也有一定的区别。 2．根据光开关电光响应曲线得出液晶上升时间Δt1和下降时间Δt2。 由数字示波器得出上升时间和下降时间分别为50.0ms和
31ms。 【思考与讨论】 1．试说明液晶光开关的工作原理。 答：如图所示，在未施加驱动电压的情况下，来自光源的自然光经过偏振片P1后只剩下平行于透光轴的线偏振光，该线偏振光到达输出面时期偏振面旋转了90度。这时光偏振面与P2的透光轴平行，因而有光通过。 再施加足够的电压情况下（一般1~2V），在静电场的吸引下除了基片附近的液晶分子被基片“锚定”以外，其他液晶分子趋于平行于电场方向排列，于是，原来的扭曲结构被破坏，成了均匀结构，如图右图所示。从P1透射出来的偏振光的偏振方向在液晶传播时不再旋转，保持原来的偏振方向传播下去，到达下一个电极，这时光的偏振方向与P2正交，因而光被关断。 2．如何调节激光接收装置，使得准直激光垂直入射到液晶屏上？答：检查在静态0v供电电压条件下，透过率显示是否为100%。和未放屏幕时
高低压开关柜型式试验 一、低压交流配电柜 1、GGD型交流低压配电柜 GGD型交流低压配电柜适用于变电站、发电厂、厂矿企业等电力用户的交流50Hz，额定工作电压380V，额定工作电流1000-3150A的配电系统，作为动力、照明及发配电设备的电能转换、分配与控制之用。产品具有分断能力高，动热稳定性好，电气方案灵活、组合方便，系列性，实用性强、结构新颖，防护等级高等特点。缺点：回路少，单元之间不能任意组合且占地面积大，不能与计算机联。目前作为普通工厂用低压成套开关设备中低档主流柜型。 执行IEC60439-1《低压成套开关设备和控制设备》、GB7251.1-1997《低压成套开关设备和控制设备》、GB/T14048.1-93 《低压开关设备和控制设备总则》等标准。 产品型号及含义 2、GCK低压抽出式开关柜（GCK柜和GCS、MNS柜抽屉推进机构不同） GCK低压抽出式开关柜(以下简称开关柜)由动力配电中心(PC) 柜
和电动机控制中心(MCC)两部分组成。该装置适用于交流50(60)HZ、额定工作电压小于等于660V、额定电流4000A及以下的控配电系统,作为动力配电、电动机控制及照明等配电设备。具有分断能力高、动热稳定性好、结构先进合理、电气方案灵活、系列性、通用性强、各种方案单元任意组合、一台柜体，容纳的回路数较多、节省占地面积、防护等级高、安全可靠、维修方便等优点。缺点：水平母线设在柜顶垂直母线没有阻燃型塑料功能板，不能与计算机联络。 执行IEC60439-1《低压成套开关设备和控制设备》、GB7251.1 -1997《低压成套开关设备和控制设备》、GB/T14048.1-93 《低压开关设备和控制设备总则》等标准。 产品型号及含义 GCK G是封闭式开关柜 C是抽出式 K是控制中心 3、GCS型低压抽出式开关柜（GCS柜只能做单面操作柜，柜深800mm） GCS型低压抽出式开关柜使用于三相交流频率为50Hz，额定工作电压为400V（690V），额定电流为4000A及以下的发、供电系统中的作为动力、配电和电动机集中控制、电容补偿之用。广泛应用于发电厂、石油、化工、冶金、纺织、高层建筑等场所，也可用在大型发电
篇一：化工原理实验报告吸收实验 姓名 专业月实验内容吸收实验指导教师 一、实验名称： 吸收实验 二、实验目的： 1.学习填料塔的操作； 2. 测定填料塔体积吸收系数kya. 三、实验原理： 对填料吸收塔的要求，既希望它的传质效率高，又希望它的压降低以省能耗。但两者往往是矛盾的，故面对一台吸收塔应摸索它的适宜操作条件。 （一）、空塔气速与填料层压降关系 气体通过填料层压降△p与填料特性及气、液流量大小等有关，常通过实验测定。 若以空塔气速uo[m/s]为横坐标，单位填料层压降?p[mmh20/m]为纵坐标，在z ?p~uo关系z双对数坐标纸上标绘如图2-2-7-1所示。当液体喷淋量l0=0时，可知 为一直线，其斜率约1.0—2，当喷淋量为l1时，?p~uo为一折线，若喷淋量越大，z ?p值较小时为恒持z折线位置越向左移动，图中l2＞l1。每条折线分为三个区段， 液区，?p?p?p~uo关系曲线斜率与干塔的相同。值为中间时叫截液区，~uo曲zzz ?p值较大时叫液泛区，z线斜率大于2，持液区与截液区之间的转折点叫截点a。 姓名 专业月实验内容指导教师?p~uo曲线斜率大于10，截液区与液泛区之间的转折点叫泛点b。在液泛区塔已z 无法操作。塔的最适宜操作条件是在截点与泛点之间，此时塔效率最高。 图2-2-7-1 填料塔层的?p~uo关系图 z 图2-2-7-2 吸收塔物料衡算 （二）、吸收系数与吸收效率 本实验用水吸收空气与氨混合气体中的氨，氨易溶于水，故此操作属气膜控制。若气相中氨的浓度较小，则氨溶于水后的气液平衡关系可认为符合亨利定律，吸收姓名 专业月实验内容指导教师平均推动力可用对数平均浓度差法进行计算。其吸收速率方程可用下式表示： na?kya???h??ym（1）式中：na——被吸收的氨量[kmolnh3/h]；?——塔的截面积[m2] h——填料层高度[m] ?ym——气相对数平均推动力 kya——气相体积吸收系数[kmolnh3/m3·h] 被吸收氨量的计算，对全塔进行物料衡算（见图2-2-7-2）： na?v(y1?y2)?l(x1?x2) （2）式中：v——空气的流量[kmol空气/h] l——吸收剂（水）的流量[kmolh20/h] y1——塔底气相浓度[kmolnh3/kmol空气] y2——塔顶气相浓度[kmolnh3/kmol空气] x1，x2——分别为塔底、塔顶液相浓度[kmolnh3/kmolh20] 由式（1）和式（2）联解得： kya?v(y1?y2)（3） ??h??ym 为求得kya必须先求出y1、y2和?ym之值。 1、y1值的计算：
西安交通大学实验报告 第1页（共9页）课程：_______近代物理实验_______ 实验日期：年月日 专业班号______组别_______交报告日期：年月日 姓名__Bigger__学号__报告退发：（订正、重做） 同组者__________教师审批签字： 实验名称：液晶的电光特性 一、 二、实验目的 1) 2)了解液晶的特性和基本工作原理； 3) 4)掌握一些特性的常用测试方法； 5) 6)了解液晶的应用和局限。 三、 四、实验仪器 激光器，偏振片，液晶屏，光电转换器，光具座等。 五、 六、实验原理 液晶分子的形状如同火柴一样，为棍状，长度在十几埃，直径为4～6埃，液晶层厚度一般为 5-8微米。排列方式和天然胆甾相液晶的主要区别是：扭曲向列的扭曲角是人为可控的，且“螺距” 与两个基片的间距和扭曲角有关。而天然胆甾相液晶的螺距一般不足1um，不能人为控制。扭曲向
列排列的液晶对入射光会有一个重要的作用，他会使入射的线偏振光的偏振方向顺着分子的扭曲方向旋转，类似于物质的旋光效应。在一般条件下旋转的角度(扭曲角)等于两基片之间的取向夹角。 对于介电各向异性的液晶当垂直于螺旋轴的方向对胆甾相液晶施加一电场时，会发现随着电场的增大，螺距也同时增大，当电场达到某一阈值时，螺距趋于无穷大，胆甾相在电场的作用下转变成了向列相。这也称为退螺旋效应。由于液晶分子的结构特性,其极化率和电导率等都具有各向异性的特点，当大量液晶分子有规律的排列时,其总体的电学和光学特性,如介电常数、折射率也将呈现出各向异性的特点。如果我们对液晶物质施加电场，就可能改变分子排列的规律。从而使液晶材料的光学特性发生改变，1963年有人发现了这种现象。这就是液晶的的电光效应。 为了对液晶施加电场，我们在两个玻璃基片的内侧镀了一层透明电极。将这个由基片电极、取向膜、液晶和密封结构组成的结构叫做液晶盒。根据液晶分子的结构特点,假定液晶分子没有固定的电极,但可被外电场极化形成一种感生电极矩。这个感生电极矩也会有一个自己的方向，当这个方向以外电场的方向不同时，外电场就会使液晶分子发生转动，直到各种互相作用力达到平衡。液晶分子在外电场作用下的变化，也将引起液晶合中液晶分子的总体排列规律发生变化。当外电场足够强时，两电极之间的液晶分子将会变成如图1中的排列形式。这时，液晶分子对偏振光的旋光作用将会减弱或消失。通过检偏器，我们可以清晰地观察到偏振态的变化。大多数液晶器件都是这样工作的。 图1液晶分子的扭曲排列变化 若将液晶盒放在两片平行偏振片之间，其偏振方向与上表面液晶分子取向相同。不加电压时，入射光通过起偏器形成的线偏振光，经过液晶盒后偏振方向随液晶分子轴旋转90°，不能通过检偏器；施加电压后，透过检偏器的光强与施加在液晶盒上电压大小的关系见图2；其中纵坐标为透光强度，横坐标为外加电压。最大透光强度的10%所对应的外加电压值称为阈值电压(U th)，标志了液晶电光效应有可观察反应的开始(或称起辉)，阈值电压小，是电光效应好的一个重要指标。最大透光强度的90%对应的外加电压值称为饱和电压(U r)，标志了获得最大对比度所需的外加电压数值，U 小则易获得良好的显示效果，且降低显示功耗，对显示寿命有利。对比度D r=I max/I min，其中I max r 为最大观察(接收)亮度(照度)，I min为最小亮度。陡度β=U r/U th即饱和电压与阈值电压之比。 图2液晶电光效应关系图
近代物理实验教程的实验报告 时间过得真快啊！我以为自己还有很多时间，只是当一个睁眼闭眼的瞬间，一个学期都快结束了，现在我们为一学期的大学物理实验就要画上一个圆满的句号了，本学期从第二周开设了近代物理实验课程，在三个多月的实验中我明白了近代物理实验是一门综合性和技术性很强的课程，回顾这一学期的学习，感觉十分的充实，通过亲自动手，使我进一步了解了物理实验的基本过程和基本方法，为我今后的学习和工作奠定了良好的实验基础。我们所做的实验基本上都是在物理学发展过程中起到决定性作用的著名实验，以及体现科学实验中不可缺少的现代实验技术的实验。它们是我受到了著名物理学家的物理思想和探索精神的熏陶，激发了我的探索和创新精神。同时近代物理实验也是一门包括物理、应用物理、材料科学、光电子科学与技术等系的重要专业技术基础物理实验课程也是我们物理系的专业必修 课程。 我们本来每个人要做共八个实验，后来由于时间关系做了七个实验，我做的七个实验分别是：光纤通讯，光学多道与氢氘，法拉第效应，液晶物性，非线性电路与混沌，高温超导，塞满效应，下面我对每个实验及心得体会做些简单介绍： 一、光纤通讯：本实验主要是通过对光纤的一些特性的探究（包括对光纤耦合效率的测量，光纤数值孔径的测量以及对塑料光纤光纤损耗的测量与计算），了解光纤光学的基础知识。探究相位调制型温度传感器的干涉条纹随温度的变化的移动情况，模拟语电话光通信，
了解光纤语音通信的基本原理和系统构成。老师讲的也很清楚，本试验在操作上并不是很困难，很易于实现，易于成功。 二、光学多道与氢氘：本实验利用光学多道分析仪，从巴尔末公式出发研究氢氘光谱，了解其谱线特点，并学习光学多道仪的使用方法及基本的光谱学技术通过此次实验得出了氢原子和氘原子在巴 尔末系下的光谱波长，并利用测得的波长值计算出了氢氘的里德伯常量，得到了氢氘光谱的各光谱项及巴耳末系跃迁能级图，计算得出了质子和电子的质量之比。个人觉得这个实验有点太智能化，建议锻炼操作的部分能有所加强。对于一些仪器的原理在实验中没有体现。如果有所体现会比较容易使学生深入理解。数据处理有些麻烦。不过这也正是好好提高自己的分析数据、处理数据能力的好时候、更是理论联系实际的桥梁。 三、法拉第效应：本实验中，我们首先对磁场进行了均匀性测定，进一步测量了磁场和励磁电流之间的关系，利用磁场和励磁电流之间的线性关系，用电流表征磁场的大小；再利用磁光调制器和示波器，采用倍频法找出ZF6、MR3－2样品在不同强度的旋光角θ和磁场强度B的关系，并计算费尔德常数；最后利用MR3样品和石英晶体区分自然旋光和磁致旋光，验证磁致旋光的非互易性。 四﹑液晶物性：本实验主要是通过对液晶盒的扭曲角，电光响应曲线和响应时间的测量，以及对液晶光栅的观察分析，了解液晶在外电场的作用下的变化，以及引起的液晶盒光学性质的变化，并掌握
光电效应测普朗克常量 姓名：梁智健 学院：材料成型及控制工程166班 学号：5901216163 台号：22 时间：2017-10-16 实验教室：309 【实验目的】 1、验证爱因斯坦光电效应方程，并测定普朗克常量h。 2、了解光电效应规律，加深对光的量子性的理解。 3、学会用作图法处理数据。 4、研究光电管的伏安特性及光电特性。 【实验仪器】 1.光电效应测定仪 2.光电管暗箱 3.汞灯灯箱以及汞灯电源箱。 【实验原理】 1、当光照射在物体上时，光的能量只有部分以热的形式被 物体所吸收，而另一部分则转换 为物体中某些电子的能量，使这 些电子逸出物体表面，这种现象 称为光电效应。在光电效应这一 现象中，光显示出它的粒子性， 所以深入观察光电效应现象，对 认识光的本性具有极其重要的意 义。普朗克常数h是1900年普朗克 为了解决黑体辐射能量分布时提 出的“能量子”假设中的一个普
适常数，是基本作用量子，也是粗略地判断一个物理体系是否需要用量子力学来描述的依据。 1905年爱因斯坦为了解释光电效应现象，提出了“光量子”假设，即频率为v 的光子其能量为h v ?。当电子吸收了光子能量h v ?之后，一部分消耗与电子的逸出功W ，另一部分转换为电子的动能212 m v ?，即爱因斯坦光电效应方程 212m hv mv W =+(1) 2、光电效应的实验示意图如图1所示，图中GD 是光电管， K 是光电管阴极，A 为光电管阳 极，G 为微电流计，V 为电压表， E 为电源，R 为滑线变阻器，调 节R 可以得到实验所需要的加 速电位差AK U 。不同的电压AK U ，回路中有不同的电流I 与之对 应，则可以描绘出如图2所示的 AK U -I 伏安特性曲线。 （1）饱和电流的强度与光强成 正比 加速电压AK U 越大，电流I 越大，当AK U 增加到一定值后，电流达到最大值H I ，H I 称为饱和电流，而且H I 的大小只与光强成正比。 （2）遏制电压的大小与照射光的频率成正比 如图3所示，电源E 反向连接，即当加速电压AK U 变为负值时，电流I 会迅速较少，当加速电压AK U 负到一定值Ua 时，电流0I =，这个电压Ua 叫做遏制电压，4所示。 212 a mv e U =?(2)
中国石油大学（油层物理）实验报告 实验日期： 2011-11-2 成绩： 班级： 中石化0903—26 学号： 09133206 姓名： 冯延苹 教师： 张俨彬 同组者： 金超林 、胡星杰、吕超 实验七 地层油高压物性测定 一、 实验目的 1．掌握地层油高压物性仪的结构及工作原理； 2．掌握地层油的饱和压力、单次脱气的测定方法； 3．掌握地层油溶解汽油比、体积系数、密度等参数的确定方法； 4．掌握落球法测量地层油粘度的原理及方法。 二、 实验原理 1．绘制地层油的体积随压力的关系、在泡点压力前后，曲线的斜率不同，拐点处对应的应力即为泡点压力。 2．使PVT 筒内的压力保持在原始压力，保持压力不变将PVT 筒内一定量的地层油放入分离瓶中，记录放出的地下体积，记录分离瓶中分出的油、气的体积，便可计算地层油的溶解气油比、体积系数等数据。 3．在地层条件下，钢球在光滑的盛有地层油的标准管中自由下落，通过记录钢球的下落时间，由下式计算原油的粘度： t k )(21ρρμ-= 其中 μ—原油动力粘度，mPa ·s ； t —钢球下落时间，s ； 1ρ、2ρ—钢球和原油的密度，3/cm g ； k —粘度计常数，与标准管的倾角、钢球的尺寸及密度有关。 三、实验流程 四、实验步骤 1．泡点压力测定 （1）粗测泡点压力 从地层压力起点以恒定的速度退泵，压力以恒定速度降低，当压力下降速度减慢或不下降甚至回升时，停止退泵。稳定后的压力即为粗测的泡点压力。 （2）细测泡点压力 A ．升压至地层压力，让析出的气体完全溶解到油中。从地层压力开始降压，每降低一定压力（如2.0MPa ）记录压力稳定后的泵体积读数； B ．当压力降至泡点压力以下时，油气混合物体积每次增大一定值（如5cm 3），
10KV配电室高压试验方案 工程概况： 二、设备概况： 项目包括宇龙酷派10KV配电室的高压开关柜、变压器、高压电缆电缆和配变装置总容 量为3900KV A： 施工部署 初步根据设备各部位的情况及甲方的要求，在甲方安排的停电时间内，确定施工员为10人，其中项目施工现场总负责1人，技术监督总监1人，施工安全负责人1人，施工人员分1个班组，施工班组长1人，施工试验调试班组8人；在实施过程中可根据实际情况适当调整，以满足安全及生产需要。
组织管理措施 1、依据的文件及标准 本方案按照中华人民共和国电力行业标准的规定执行 《电业安全作业规和》2005版 《电力设备预防性试验标准》GB50150-2006 《中国南方电网有限责任公司企业标准》Q/CSG114002-2011 2、协调配合 试验调试工作的特殊性决定，试验工作必须在设备停电状态下进行，为缩短停电时间和避免试验人员误入带电设备间隔事故的发生，因此需要甲、已双方单位密切协调配合、统一步调。 试验工作前的准备工作： 甲方单位应向乙方单位提供完整的设备及线路图纸资料（包括各设备的合格证和技术参数表格等），以便乙方制定完善的工作方案。乙方向甲方提供的试验方案内容应包括：具体的施工内容和范围、工作人员数量、停电时间以及需要停电的带电设备。甲方接到乙方施工方案后及时安排设备停电检修事宜。具体停电时间和范围经甲方有关部门确定后，及时与乙方连络并通知乙方到场开展工作时间。 试验工作现场施工： 出于对设备的熟知程度和安全的角度，所有现场的停送电倒闸操作均由甲方单位运行人员执行。乙方应在正式接到甲方现场协调员的设备已停电的通知后，方可安排试验班组人员进入现场验电、放电、挂设警示标志、围栏等安全防护措施。为了安全管理工作，试验工作开始时除甲方协调员及监督人在试验现场协调工作以外，应避免其他闲杂人员在现场走动。试验工作中实验人员认真做好现场记录，实验完毕乙方应检查清理试验现场，确保无遗漏无错误方可撤离现场并通知甲方人员恢复供电。 乙方在试验工作完毕后，根据现场试验记录进行实验报告的编制，试验报告完成经乙方审核部门审核盖章后尽快送达甲方有关单位。 3、文明施工 施工现场周围要设置围栏、屏障等，并张贴标志或悬挂标志牌，防止有人误入，发生危险。施工现场施工机具以及实验设备摆放整齐，不得随意放置。设备接线要求符合现场临时用电管理办法中的规定。施工结束工作后认真整理清扫现场，不留污物。现场施工人员着装统一、佩戴安全帽、使用文明用语，不得大声喧哗。严格遵守有特殊规定的施工现场中所规定的条款。 4、工作许可 对工作现场和试验设备是否有妨碍安全的情况进行检查；办理第一种或第二种工作票时需符合现行《电业安全工作规程》的要求，可采用计算机打印工作票内容，但要手工填入时间、日期、签名，同时应在工作前一日把第一种工作票交给变电所值班员；对保证安全的技术措施和组织措施进行落实，树立安全第一的观念，坚持班前安全会制度，对安全职责和人员分工、相应的安全措施和主要的危险点、当天作业的内容等由工作负责人进行详细的布置。 5、工作完结 必须向设备管理单位把试验中发现的处理情况及设备问题详细的交代清楚；工作终结手续要由工作负责人办理，并把工作结束时间在工作票上注明，且双方签名；工作负责人必须在试验全部结束后对现场进行认真的检查和确认：①工作班的所有人员离开试验现场；②已恢复调试短接或拆除的线头；③已正确恢复为了调试需要而临时改动或退出的保护；④完好的恢复柜、门、盒等处；⑤已拆的所有引线连接牢固完好；⑥没有遗留接地线、工具、物品等。 6、档案管理
实验三液晶显示器控制显示实验 一. 实验目的 通过实验学习使用2407ADSP 的扩展I/O 端口控制外围设备的方法，了解液晶显示器的显示控制原理及编程方法。 二. 实验设备 计算机，ICETEK-LF2407-EDU 实验箱。 三.实验原理 ICETEK-LF2407-A 是一块以TMS320LF2407ADSP 为核心的DSP 扩展评估板，它通过扩展接口与实验箱的显示/控制模块连接，可以控制其各种外围设备。 液晶显示模块的访问、控制是由2407ADSP 对扩展I/O 接口的操作完成。 控制I/O 口的寻址：命令控制I/O 接口的地址为0x8001，数据控制I/O 接口的地址为0x8003 和0x8004，辅助控制I/O 接口的地址为0x8002。 显示控制方法： ◆液晶显示模块中有两片显示缓冲存储器，分别对应屏幕显示的象素，向其中写入数 值将改变显示，写入“1”则显示一点，写入“0”则不显示。其地址与象素的对应 方式如下： ◆发送控制命令：向液晶显示模块发送控制命令的方法是通过向命令控制I/O 接口 写入命令控制字，然后再向辅助控制接口写入0。下面给出的是基本命令字、解释 和 C 语言控制语句举例。 ?显示开关：0x3f 打开显示；0x3e 关闭显示； ?设置显示起始行：0x0c0+起始行取值，其中起始行取值为0 至63； ?设置操作页：0x0b8+页号，其中页号取值为0-7； ?设置操作列：0x40+列号，其中列号为取值为0-63； ◆写显示数据：在使用命令控制字选择操作位置(页数、列数)之后，可以将待显示的 数据写入液晶显示模块的缓存。将数据发送到相应数据控制I/O 接口即可。
液晶物性实验报告 摘要 本实验主要是对液晶的基本物理性质进行探究。在实验中测量了透过液晶盒的光强随入射光偏振方向与液晶分子主方向间角度的变化，了解了双折射效应的机制；观察液晶盒的旋光效应，测量出液晶盒的扭曲角为120度；分别测量了液晶在常黑模式和常白模式下响应时间；观察了液晶的衍射现象；并在常黑模式下设计测量了对应升压和降压过程的电光响应曲线。 关键词 液晶物性、电光效应、响应时间、液晶衍射 引言 19世纪末奥地利植物学家莱尼兹尔在测定有机化合物熔点时发现了液晶。到了20世纪20年代随着更多液晶材料的发现及技术的发展，人们对液晶进行了系统深入的研究，并将液晶分类。30年代到50年代人们对液晶的各向异性、液晶材料的电光效应等进行深入的研究。到了60年代液晶步入了使用研究阶段。自1968年海尔曼等人研制出世界上第一台液晶显示器以来，在四十年的时间里，液晶显示器以由最初在手表、计算器等“小、中型”显示器发展到各种办公自动化设备、高清晰的大容量平板显示器领域。 本实验通过对液晶盒的扭曲角，电光响应曲线和响应时间的测量，以及对液晶光栅的观察分析，了解液晶在外电场的作用下的变化，以及引起的液晶盒光学性质的变化，并掌握对液晶电光效应测量的方法。 实验原理 液晶态与普通的物质三态不同，不是所有的物质都具有这种性质。那些有较大的分子且分子的形状是杆状的物质容易形成液晶。对由杆状分子形成的液晶，根据分子排列的平移和取向的有序性可以分成三类：近晶相，向列相，胆缁相。 近晶相：分子排成层，层内分子平行排列，既有取向有序性又有重心平移周期性。 向列相：液晶分子保持平行排列状态，但分子重心混乱无序。 胆缁相：分子排列成层，层内分子取向有序，但不同层分子取向稍有变化，沿层的法线方向排列成螺旋结构。 1、液晶的介电各向异性 当外电场平行于或者垂直于分子长轴时，分子极化率不同表示为α、α⊥。当一个任意取向的分子被外电场极化时，由于α、α⊥的区别，造成分子感生电极矩的方向和外电场的方向不同，从而使分子发生转动。如果考虑到液晶内各个分子之间的相互作用以及分子与基片表面的作用，旋转将引起类似于弹性恢复力造成的反方向力矩，使得分子在转动一个角度后不再转动。因此产生电场对液晶分子的取向作用。
液晶电光效应实验实验报告 【实验目的】 1．在掌握液晶光开关的基本工作原理的基础上，测量液晶光开关的电光特性曲线，并由电光特性曲线得到液晶的阈值电压和关断电压。 2．测量驱动电压周期变化时，液晶光开关的时间响应曲线，并由时间响应曲线得到液晶的上升时间和下降时间。 3．测量由液晶光开关矩阵所构成的液晶显示器的视角特性以及在不同视角下的对比度，了解液晶光开关的工作条件。 4．了解液晶光开关构成图像矩阵的方法，学习和掌握这种矩阵所组成的液晶显示器构成文字和图形的显示模式，从而了解一般液晶显示器件的工作原理。 【实验仪器】 液晶电光效应实验仪一台，液晶片一块 【实验原理】 1．液晶光开关的工作原理 液晶的种类很多，仅以常用的TN（扭曲向列）型液晶为例，说明其工作原理。 TN型光开关的结构：在两块玻璃板之间夹有正性向列相液晶，液晶分子的形状如同火柴一样，为棍状。棍的长度在十几埃（1埃＝10-10米），直径为4～6埃，液晶层厚度一般为5-8微米。玻璃板的内表面涂有透明电极，电极的表面预先作了定向处理（可用软绒布朝一个方向摩擦，也可在电极表面涂取向剂），这样，液晶分子在透明电极表面就会躺倒在摩擦所形成的微沟槽里；电极表面的液晶分子按一定方向排列，且上下电极上的定向方向相互垂直。上下电极之间的那些液晶分子因范德瓦尔斯力的作用，趋向于平行排列。然而由于上下电极上液晶的定向方向相互垂直，所以从俯视方向看，液晶分子的排列从上电极的沿－45度方向排列逐步地、均匀地扭曲到下电极的沿＋45度方向排列，整个扭曲了90度。 理论和实验都证明，上述均匀扭曲排列起来的结构具有光波导的性质，即偏振光从上电极表面透过扭曲排列起来的液晶传播到下电极表面时，偏振方向会旋转90度。 取两张偏振片贴在玻璃的两面，P1的透光轴与上电极的定向方向相同，P2的透光轴与下电极的定向方向相同，于是P1和P2的透光轴相互正交。 在未加驱动电压的情况下，来自光源的自然光经过偏振片P1后只剩下平行于透光轴的线偏振光，该线偏振光到达输出面时，其偏振面旋转了90°。这时光的偏振面与P2的透光轴平行，因而有光通过。 在施加足够电压情况下(一般为1～2伏)，在静电场的作用下，除了基片附近的液晶分子被基片“锚定”以外，其他液晶分子趋于平行于电场方向排列。于是原来的扭曲结构被破坏，成了均匀结构。从P1 透射出来的偏振光的偏振方向在液晶中传播时不再旋转，保持原来的偏振方向到达下电极。这时光的偏振方向与P2正交，因而光被关断。 由于上述光开关在没有电场的情况下让光透过，加上电场的时候光被关断，因此叫做常通型光开关，又叫做常白模式。若P1和P2的透光轴相互平行，则构成常黑模式。 液晶可分为热致液晶与溶致液晶。热致液晶在一定的温度范围内呈现液晶的光学各向异性，溶致液晶是溶质溶于溶剂中形成的液晶。目前用于显示器件的都是热致液晶，它的特性随温度的改变而有一定变化。 2．液晶光开关的电光特性